Impianto sprinkler: cos'è e come funziona

In questo articolo esamineremo caratteristiche e funzioni di un impianto sprinkler, vedremo a cosa serve, quando installarlo e in accordo con quali normative. Chi opera nella logistica di magazzino è cosciente dell'importanza che riveste la sicurezza e la protezione antincendio. Essendo i magazzini degli edifici con un'elevata probabilità di incendio, meglio conoscere gli strumenti che permettono di scongiurare o mitigare questo rischio.

Per rendere questo articolo del nostro manuale più esaustivo, abbiamo arricchito il testo attingendo informazioni dai documenti ufficiali dei Vigili del fuoco, dalle normativve tecniche e riprendendo una conversazione precedente con Carlos Garrido (direttore di un'azienda specializzata in prevenzione antincendio). 

Cos'è un impianto sprinkler?

Un impianto sprinkler è un sistema automatico di estinzione a pioggia formato da un numero prestabilito di erogatori o spruzzatori d'acqua solitamente installato in un impianto, fabbrica o magazzino.

È una misura di protezione attiva che viene concepita con la finalità di rilevare la presenza di un incendio, di estinguerlo o di tenerlo sotto controllo per permetterne l’estinzione con altri mezzi. Gli sprinkler possono agire in concomitanza con idranti certificati (UNI 45 e 70), estintori e altri strumenti.

I fori degli sprinkler sono rivestiti da una componente sensibile alla temperatura che si attiva una volta superata una determinata soglia di calore (di solito tra 68 e 74 °C), lasciando libero il passaggio alla fuoruscita dell'acqua. Quando si attiva il rilascio del getto d'acqua, un deflettore permette al liquido di polverizzarsi in gocce scaricando l'acqua sull'area in modo omogeneo limitando i danni che potrebbe causare l'impatto dell'acqua.

Vale la pena sottolineare che un impianto sprinkler viene concepito per intervenire il prima possibile in maniera da estinguere le fiamme nelle fasi iniziali. In questo senso si parla di impianti ESFR = Early Suppression Fast Response, ovvero capaci di attivarsi perfino nelle prime fasi di ignizione.

Per questo esistono rilevatori ottici o ad aspirazione che riconoscono la presenza di fumo o l'aumento della temperatura nell'impianto.

Dettaglio di un impianto sprinkler installato tra le scaffalature di un magazzino

Da quali componenti è formato?

Un sistema sprinkler è formato da due componenti principali, ognuna essenziale per assicurarne il corretto funzionamento.

  • Una rete di tubazioni che serve da alimentazione idrica.
  • Gli erogatori dotati di sensori termosensibili attivabili in caso d’incendio

La rete di tubazione di distribuzione è a uso esclusivo antincendio e comprende le pompe di mandata, la centralina di controllo e allarme, una rete di condotte secondarie, la serie di ugelli. Le valvole devono distribuirsi lungo l'intera superficie interessata dal rischio di incendio.

Tipologie di impianto sprinkler

Esistono quattro tipologie di impianti sprinkler studiate per rispondere ad esigenze diverse. Qui di seguito li elenchiamo illustrando in quali casi applicare ogni sistema.

  • Sistemi a umido: nelle tubature scorre acqua in pressione. Limiti di questa opzione: può essere limitata dalle condizioni ambientali o in caso di impianti all'apperto in cui le temperature sono inferiori a 4ºC (in tal caso nelle tubature dovrebbe scorrere acqua e miscele antigelo).
  • Sistemi a secco: nelle cui tubature è presente aria in pressione che determina (una volta attivtati gli sprinkler) la fuoriuscita di acqua dagli ugelli. È il sistema da scegliere quando si opera a basse temperature per evitare il congelamento dell'acqua.
  • Sistemi a diluvio: gli erogatori sono privi di tappi ed elementi termosensibili. Questo perché la valvola risponde a un sistema di rilevazione di incendi separato. L'acqua fuoriesce da tutti gli erogatori contemporaneamente e si trova depositata al di sopra della valvola. Questa tipologia di sprinkler è pensata per tutti quei centri e fabbriche in cui esiste il rischio che si producano incendi importanti che richiedono getitit di grandi quantità di acqua per essere estinti.
  • Sistemi a preallarme: simili ai sistemi a secco, la differenza è da ricercare nelle condizioni che ne determinano l'attivazione. In questo caso è necessaria una "doppia verifica" prima che il sistema possa attivarsi: degli erogatori e dell'impianto di rilevazione. Questo sistema si installa nei magazzini in cui la presenza di acqua o di elevati livelli di umidità possono compromettere l'integrità delle merci. Si opta per questa soluzioni, quindi, quando una rottura di un tubo può arrecare gravi danni alle merci presenti nel centro.

Sistemi di estinzione personalizzati

Alcuni magazzini presentano delle condizioni talmente particolari sia per merce stoccata sia per condizioni ambientali-costruttive, che rendono necessaria l'integrazione di sistemi di protezione ed estinzione di incendi personalizzati.

Nei magazzini in cui avviene lo stoccaggio prodotti liquidi combustibili o infiammabili, si tende a integrare dei sistemi di estinzione che presentano una miscela di acqua e schiuma. Nelle celle di congelamento, invece, bisogna prestare particolare attenzione al fattore temperatura (inferiore a 0 °C), che impedirà l'installazione di un sistema convenzionale di sprinkler automatici. In questo caso è auspicabile scegliere la più ideonea tra le seguenti tre alternative:

  • Impianto sprinkler automatico a secco con aria pressurizzata.
  • Sistemi di sprinkler automatici di preazione (preallarme). 
  • Sistema di riduzione dell'ossigeno (in celle di congelamento dove non operano persone) mediante iniezione controllata di azoto nel magazzino in modo controllato (per ridurre la concentrazione di ossigeno).

Posizionamento degli sprinkler

Gli sprinkler vengono solitamente posizionati sulle stesse scaffalature, a livello del soffitto o della copertura, alla quale sono collegati. In caso di incendio, il calore sviluppato provoca l’apertura degli erogatori che rilasciano acqua per estinguere l'incendio. Qui di seguito 4 tipi di posizionamento di un impianto sprinkler:

  • A soffitto
  • Incassato
  • Nascosto
  • Laterale (a parete)

La logica di posizionamento dipenderà poi da altri fattori quali la planimetria del magazzino, dalla classe di rischio (vedere più avanti in questo articolo), dalla presenza di interferenze tra gli erogatori che possono disturbare il getto-scarica d'acqua. Oltre agli erogatori, bisognerà installare altri elementi come la centrale di controllo, il sistema di allarme, i manometri e, nel caso non fosse presente, una fonte di alimentazione idrica.

È possibile installare gli sprinkler sul soffitto degli edifici. Superati però i 13,5 m di altezza è meglio evitare questo tipo di installazione, poiché l'energia dei gas caldi farebbe evaporare le gocce d'acqua prima di di raggiungere il fuoco. Meglio collocare gli sprinkler ai livelli intermedi delle scaffalature. Nei magazzini automatici, gli sprinkler vengono installati sia sul tetto sia all'interno delle scaffalature (in-rack sprinkler) e fungono da conduttura di evacuazione tra i vani lungo cui potrebbero salire i gas caldi.

Erogatore di un impianto sprinkler posizionato all'interno di una struttura di scaffalature metalliche

Densità: quanti sprinkler bisogna installare?

Per rispondere a questo quesito è opportuno fare una piccola premessa. In un magazzino, oltre alle merci e alla referenze, sono presenti materiali come plastica, cartone o legno che aumentano esponenzialmente il rischio e la propagazione delle fiamme, e che obbligano le imprese a dotare i propri magazzini di sistemi di prevenzione, rilevamento ed estinzione delle fiamme.

Per questo motivo, seppur spesso si consideri sufficiente l’attivazione di meno di quattro sprinkler per spegnere l’incendio, è opportuno eseguire delle valutazioni a seconda dei casi specifici. Quattro erogatori possono risultare insufficienti se all'interno del magazzino sono presenti, ad esempio, imballaggi altamente infammabili, ad esempio. In impianti di questo tipo gli incendi raggiungono la massima carica in poco tempo e possono essere necessari più di dieci sprinkler per controllarli.

La densità degli sprinkler - e quindi anche la quantità di erogatori - verrà calcolata in funzione del grado di rischio:

  • Lieve (LH): bassi carichi di incendio e bassa combustibilità.
  • Ordinario (OH): in presenza di prodotti o materiali combustibili con carico di incendio medio.
  • Alto (HHS): un deposito di merci altamente combustibili.

La classe di rischio determinerà i valori dei due parametri relativi all'installazione degli sprinkler:

  • Area massima per sprinkler per m2
  • Distanze massime degli "ugelli spruzzatori" e l'altro (in metri).

Resistenza delle strutture metalliche alle fiamme

Prevenire, controllare o spegnere un incendio in un magazzino è un problema tecnico che richiede lo studio della capacità portante contro il fuoco del sistema di scaffalature con cui si fa riferimento alla capacità di un elemento costruttivo di sopportare l'esposizione al fuoco per un periodo di tempo senza perdere stabilità strutturale.

Quando si decide di installare un impianto sprinkler è necessario calcolare e conoscere il tempo durante il quale una struttura metallica è in grado di resistere al fuoco prima di cedere.Questo tempo dipende da:

  1. Carico d'incendio.
  2. Tipo d'incendio.
  3. Struttura esistente.

Analizziamo nel dettaglio ognuno dei punti appena elencati.

1. Carico di incendio e sprinkler

Per carico di incendio si intende il "potenziale termico netto della totalità dei materiali combustibili contenuti in uno spazio corretto in base ai parametri indicativi della partecipazione alla combustione dei singoli materiali. il carico di incendio è espresso in MJ; convenzionalmente 1 MJ è assunto pari a 0,054(3) chilogrammi di legna equivalente" (informazione estrapolata direttamente dal DM 9/3/2007 - Vigili del Fuoco).

In altre parole, è la somma di tutti gli elementi presenti in un magazzino che contribuiscono ad aumentare, appunto, il carico (forza) dell'incendio, rendendolo differente in ogni impianto, perché differenti sono le merci, gli infissi o le strutture presenti in ogni deposito.

Di conseguenza, non si può ragionare nell'ottica di un impianto sprinkler standard valido per ogni tipo di incendio, ma sarà necessario adeguare i sistemi idrici di protezione in funzione di ogni magazzino e, se necessario, distinguendo in base alle aree interne del centro.

2. Tipo di incendio: classi e verniciatura delle scaffalature

Per classificare gli incendi si ricorre alla norma UNI EN 2:2005 che ne individua 5 classi, determinate dai materiali combustibili.

  • Classe A: Fuochi da materiali solidi.
  • Classe B: Fuochi da liquidi o da solidi liquefattibili
  • Classe C: Fuochi da gas.
  • Classe D: Fuochi da metalli.
  • Classe F: Fuochi che interessano apparecchi di cottura.

È interessante osservare che non per tutti gli incendi è sufficiente o raccomandabile usare l'acqua come mezzo di estinzione. Nei casi C è necessario un estintore specifico contro fuochi da gas.

Nel caso D, relativo ai fuochi da metalli, l'acqua deve evitarsi (in quanto potenziale generatore di reazioni con rilascio di gas tossici). Al posto dell'acqua si dovrebbe optare per polvere al clorulo di sodio.

Nel caso F gli estintori devono soddisfare i requisiti della prova dielettrica del punto 9 della norma UNI EN 3-7:2008.

Nel caso dell'acciaio utilizzato per fabbricare le scaffalature, la norma europea EN 13501 classifica il materiale come A1 (non combustibile), mentre le vernici più comuni (usate da Mecalux), sono classificate come Bs3d0.

Le vernici sono combustibili, ma non infiammabili in quanto il loro spessore inferiore a 100 µ, in caso di incendio, scaturisce in un incenerimento senza fiamma, e non propagano il fuoco. Per disporre di capacità portante contro il fuoco bisogna utilizzare vernici intumescenti che sotto l'azione delle fiamme generano una schiuma isolante che frena l'aumento di temperatura.

Per assicurare la capacità portante contro il fuoco dei profili che formano le scaffalature, bisognerebbe applicare una vernice superiore a 1.000 µ quando la scaffalatura è montata (operazione complessa per la particolarità dei profili semiaperti e forati).

Come si può constatare, non basta installare degli sprinkler per mettere il magazzino al sicuro, ma è essenziale conoscere il tipo di reazione che generano i materiali (o le merci) in caso di incendio per poter estinguere il pericolo usando la combinazione più efficace di strumenti.

3. Struttura esistente e resistenza al fuoco

Per determinare la resistenza di una struttura si fa ricorso, anche in questo caso, alle norme tecniche. Per regolare questo punto esistono quattro riferimenti: i D.M. 9/03/2007 e DM 14/01/2008 relativi alla determinazione del livello di prestazione da richiedere da un lato. Dall'altro, il D.M. 16/02/2007 per la verifica di prestazione posseduta e il D.M. 7-8-2012.

In particolar modo, il DM D.M. 7-8-2012 stabilisce che sarà un un professionista antincendio ad attestare la classe di resistenza al fuoco degli elementi costruttivi in base alle:

  • Norme di prova e classificazione
  • Norme di calcolo
  • Tabelle del D.M. 7-8-2012

Una volta passati questi test e realizzati i calcoli, verrà rilasciata la certificazione.

Altri fattori che incidono sulla prevenzione

Le misure di protezione antincendio che si possono applicare in un magazzino sono condizionate dai fattori elencati qui di seguito:

  • Rivestimento della struttura.
  • Condizioni dell'installazione (valori di umidità, fattori climatici ecc.).
  • Ubicazione del magazzino rispetto ad altri edifici.
  • Requisiti della compagnia di assicurazione.
  • Interesse dell'azienda stessa a proteggere i prodotti stoccati.

Normative di riferimento

Nella progettazione dei sistemi di protezione attiva antincendio devono essere seguite delle regole ben precise.

La legislazione italiana, attraverso il Decreto ministeriale D.M. 7-8-2012, detta le disposizioni relative alle modalità di presentazione delle istanze concernenti i procedimenti di prevenzione incendi e alla documentazione da allegare.

Per quanto riguarda la normativa europea tecnica UNI EN bisogna considerare:

  • UNI 10779:2007 relativa agli impianti di estinzione incendi, reti di idranti , progettazione, installazione ed esercizio.
  • UNI EN 12259-1:2007 concernente le installazioni fisse antincendio (sprinkler, valvole e campane idrauliche di allarme, pompe e indicatori di flusso).

È consigliabile conoscere le norme nordamericane NFPA (National Fire Protection Association), accettate nella maggior parte del mondo, le Regole tecniche di FM Global (compagnia di assicurazioni) e di VdS (istituto tedesco specializzato nel campo della protezione antincendio per il settore industriale).

L'antincendio come priorità

La priorità di qualsiasi azienda deve essere la sicurezza del personale e del corretto svolgimento dei cicli operativi del magazzino. Progettazione e prevenzione sono fondamentali, così come le misure di protezione passiva e attiva. Tutte le installazioni, compreso l'impianto sprinkler, devono essere implementate in modo da garantire il massimo livello di sicurezza sia per le persone sia per i beni immagazzinati.

Svolgere un'ispezione tecnica delle scaffalature e controlli periodici dei sistemi antincendio è essenziale, è richiesto dalla legge ed è la miglior maniera per proteggere il proprio business.

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